生物醫(yī)藥進(jìn)展

生物醫(yī)藥新進(jìn)展HDI和癌癥治療的希望癌癥治療的福音納米微粒給藥平臺(tái)的探索一HDI和癌癥治療的希望在癌癥領(lǐng)域，組蛋白去乙?；敢种苿℉DI）被寄托了巨大期望——幾乎沒(méi)有可以與之比肩的其它類藥物，表現(xiàn)出對(duì)如此多種癌癥，包括白血病、淋巴癌和實(shí)體腫瘤的治療前景。美國(guó)食品和藥品管理局已經(jīng)批準(zhǔn)了第一個(gè)HDI藥物Vorinostat[默克（Merck）公司]治療T-細(xì)胞淋巴瘤其它一些HDI也處于后期臨床實(shí)驗(yàn)階段乙酰化通過(guò)修飾染色質(zhì)激活基因。組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）負(fù)責(zé)將乙?；B接至組蛋白的賴氨酸殘基上。乙?；慕M蛋白線軸（spool）放松了對(duì)纏繞其上的DNA的約束力，使轉(zhuǎn)錄因子能夠接近該染色質(zhì)位點(diǎn)上的基因啟動(dòng)子。表觀遺傳學(xué)

組蛋白乙?；ヒ阴；蚧钚哉{(diào)控中

去乙酰化染色體的乙?；瘏^(qū)域具有發(fā)泡的(puffy)結(jié)構(gòu)細(xì)胞通過(guò)合成組蛋白去乙?；竵?lái)關(guān)閉活化的基因座，這類酶可以進(jìn)入蛋白質(zhì)，從組蛋白線軸上去除乙酰分子。去乙?；慕M蛋白與纏繞其上的DNA線圈緊密結(jié)合，使轉(zhuǎn)錄復(fù)合體不能接近基因啟動(dòng)子。HDI最初引起人們的注意由于其能夠在腫瘤細(xì)胞中誘導(dǎo)細(xì)胞分化但是最近它們?cè)谥委熒窠?jīng)功能紊亂中的潛力引起了人們更大的興趣，主要涉及基因-轉(zhuǎn)錄缺陷的神經(jīng)功能紊亂，包括運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元病。HDI可以提高常規(guī)抑癌劑的腫瘤殺傷力能力也引起了癌癥研究人員的興趣。作為單一療法，HDI對(duì)血液癌癥治療表現(xiàn)出最高潛力HDI可以非常有效地治療皮膚T細(xì)胞淋巴瘤。雖然它們還不及現(xiàn)有化療的治療效果，但卻具有顯著的低毒性。與更常規(guī)的治療結(jié)合使用后，HDI表現(xiàn)出協(xié)同作用的效果，能夠迫使癌細(xì)胞分化并進(jìn)入凋亡——程序化細(xì)胞死亡?；颊甙┌Y的基因分型從而確定對(duì)HDI和其他抑細(xì)胞劑的何種特定組合最具有易感性。上述療效(一)HDI的分子靶標(biāo)組蛋白去乙酰化酶抑制劑的分子靶標(biāo)是11種不同的酶分為3種不同類型它們通過(guò)修飾組蛋白“線軸”來(lái)輔助調(diào)節(jié)基因活性，在上述“線軸”外側(cè)纏繞著超螺旋的核DNA，形成染色體的物質(zhì)基礎(chǔ)——染色質(zhì)。一些惡性細(xì)胞的特征過(guò)表達(dá)組蛋白去乙酰化酶，隨機(jī)關(guān)閉基因，并破壞基因表達(dá)的正常模式。不受調(diào)控的去乙?；饔每梢砸种萍?xì)胞周期基因——通常嚴(yán)格的調(diào)控著細(xì)胞生長(zhǎng)和復(fù)制——使癌細(xì)胞可以不受控制的增殖。除組蛋白以外乙?；负腿ヒ阴；高€調(diào)節(jié)多種蛋白質(zhì)的活性，根據(jù)Johnstone等人的研究成果，去乙?；饔眠€可以通過(guò)直接激活蛋白質(zhì)，使凋亡網(wǎng)絡(luò)失活，上述蛋白質(zhì)的功能依賴于乙酰化，包括腫瘤抑制蛋白如p53。HDI通過(guò)結(jié)合去乙酰化酶的活性位點(diǎn)使去乙?；笍慕M蛋白上去除乙?；哪芰适А０殡S正常的細(xì)胞周期檢驗(yàn)的重建突變的細(xì)胞能夠分化并進(jìn)行凋亡。Johnstone指出：“HID的好處是具有內(nèi)在的低毒性作用——它們不像普通化療劑一樣強(qiáng)效，從而不易導(dǎo)致患者發(fā)病?！蓖瑫r(shí)，HID作為單一療法，還表現(xiàn)出抗“液體”癌癥（淋巴瘤和白血?。┑那熬?，療效要優(yōu)于抗實(shí)體腫瘤時(shí)的結(jié)果。一旦我們了解一種藥物可以通過(guò)特定通路，在癌細(xì)胞系中或在小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)凋亡選擇性的敲除該通路中的關(guān)鍵基因，觀察所述藥物是否還維持原有活性。該方法可以明確的鑒別出對(duì)藥物的活性維持充分且必要的通路，或者鑒別出完全不需要的通路Johnstone介紹在了解特定的HDI如何誘導(dǎo)凋亡選擇了與常規(guī)化療劑或單克隆抗體活化的凋亡通路互補(bǔ)的HDI。將測(cè)試組合治療，觀察是否可以比單獨(dú)使用所述化療劑或單克隆抗體更有效的殺死癌細(xì)胞。與MilesPrince博士密切合作MilesPrince博士是PeterMac臨床腫瘤學(xué)家正在人類志愿者中開展組合療法的早期臨床實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)藥ABT-737是一種有前景的組合HDI療法的候選藥物一些Bcl-2蛋白阻止線粒體膜變得可滲透，導(dǎo)致胞質(zhì)內(nèi)的半胱天冬酶活化，通過(guò)切割一系列胞質(zhì)蛋白質(zhì)誘導(dǎo)凋亡。前幸存蛋白（pro-survivalprotein）Bcl-2家族的靶向抑制劑（二）組合療法HDI和TRAIL-R激活子具有不同的分子靶標(biāo)與作用機(jī)制，但是兩種試劑都選擇性的誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡。默克公司新獲授權(quán)的HDIVorinostat靶向單克隆抗體療法的組合＋Vorinostat通過(guò)選擇性活化TRAIL-R（腫瘤壞死因子-相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體）受體誘導(dǎo)凋亡。在人乳腺癌的小鼠模型中，組合HDI/TRAIL-R療法的效果。該項(xiàng)研究是與墨爾本大學(xué)、德國(guó)國(guó)立腫瘤疾病研究中心以及日本順天大學(xué)免疫學(xué)部的研究人員合作完成的。Johnstone及其在PeterMac的同事們?cè)诎嗽碌拿绹?guó)國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)Vorinostat誘導(dǎo)內(nèi)源凋亡通路通過(guò)與小鼠單克隆抗體MD5-1（選擇性活化DR5死亡受體）的組合產(chǎn)生了協(xié)同反應(yīng)可以在體外和體內(nèi)快速誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞的凋亡。Vorinostat誘導(dǎo)內(nèi)源凋亡通路通過(guò)它與小鼠單克隆抗體MD5-1（選擇性活化DR5死亡受體）的組合，產(chǎn)生了協(xié)同反應(yīng)可以在體外和體內(nèi)快速誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞的凋亡。組合療法的體內(nèi)活性可以使小鼠體內(nèi)已成形的腫瘤退化幾乎不產(chǎn)生毒性信號(hào)。而單獨(dú)使用時(shí)，不論Vorinostat還是MD5-1受體活化劑對(duì)相同的腫瘤類型都幾乎沒(méi)有影響。挑戰(zhàn)在于靶向各種不同種類的HDI因?yàn)楝F(xiàn)有化合物一般傾向于命中所有的或大部分的去乙酰化酶，”Johnstone認(rèn)為，“到目前為止，沒(méi)有特異性靶向單個(gè)去乙酰化酶的HDI，因此，化學(xué)家們正在嘗試開發(fā)具有更高特異性的化合物眾所周知，由于酶分子難以作為重組蛋白生產(chǎn)，并且極難結(jié)晶用于活性位點(diǎn)的3-D結(jié)構(gòu)解析，因此這項(xiàng)工作困難重重。

HDI是非常具有前景的抗癌劑，但是，在徹底理解其作用機(jī)制，并且能夠鑒別接受治療的合適患者群之前，還有很長(zhǎng)的路要走。包括了諾華公司（Novartis）的實(shí)驗(yàn)性HDILBH589，作為強(qiáng)效的抗骨髓癌劑，加強(qiáng)了多發(fā)性骨髓癌前線藥物地塞米松的活性。包括Romidepsin（羧酚酸肽），表現(xiàn)出作為皮膚T淋巴細(xì)胞瘤組合療法組分的前景；包括Panabinostat，表現(xiàn)出血液惡性腫瘤治療前景的HDI，包括B-和T-細(xì)胞淋巴瘤、脊髓發(fā)育不良和霍奇金氏淋巴瘤。在Prince測(cè)試的組合HDI-常規(guī)治療最令人期待的進(jìn)展發(fā)生在血液學(xué)惡性腫瘤的領(lǐng)域，包括T-細(xì)胞淋巴瘤、白血病、脊髓發(fā)育不良、霍奇金氏淋巴瘤和多發(fā)性骨髓瘤——在一些情況下，HDI組合療法產(chǎn)生了“令人難以置信的長(zhǎng)期應(yīng)答反應(yīng)”。二癌癥治療的福音程序性細(xì)胞凋亡為癌癥的治療提供了新思路。腫瘤學(xué)藥物開發(fā)者正在利用細(xì)胞學(xué)和生物化學(xué)的方法，分析篩選新穎的促凋亡療法。與此話劇類似，程序性細(xì)胞凋亡也展示了無(wú)數(shù)戲劇性的細(xì)胞死亡場(chǎng)景每個(gè)凋亡因子都在細(xì)胞凋亡場(chǎng)景中扮演著特定的角色，最終導(dǎo)致細(xì)胞的死亡。莎士比亞的代表作以劇中一主人公的死亡而結(jié)束明確是細(xì)胞學(xué)還是生物化學(xué)方式導(dǎo)致細(xì)胞最后死亡是非常有挑戰(zhàn)性的一項(xiàng)工作，但是，并不是所有的時(shí)候都需要明確到底是哪種方式。腫瘤學(xué)藥物的研究人員正在研發(fā)利用細(xì)胞死亡途徑，如程序性細(xì)胞凋亡的方式來(lái)殺死腫瘤細(xì)胞的新途徑，在過(guò)去的兩三年里，隨著多種途徑的發(fā)現(xiàn)，對(duì)細(xì)胞死亡的認(rèn)識(shí)也不斷深入?！袄斫獬绦蛐约?xì)胞凋亡如何融入全局性的細(xì)胞死亡計(jì)劃，不僅對(duì)藥物的開發(fā)至關(guān)重要，而且對(duì)于藥物作用機(jī)制的理解及導(dǎo)致細(xì)胞死亡途徑的認(rèn)識(shí)也起著舉足輕重的作用”“Bcl-2蛋白家族被發(fā)現(xiàn)在程序性細(xì)胞凋亡過(guò)程中起重要作用，目前的研究又發(fā)現(xiàn)它調(diào)控吞噬和壞死相關(guān)的細(xì)胞死亡途徑”。Shore說(shuō)：“我認(rèn)為，程序性細(xì)胞凋亡研究（或任何與細(xì)胞死亡相關(guān)的研究及藥物的開發(fā)）的挑戰(zhàn)之一，就是如此多的應(yīng)激可以間接地誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡”。很多藥物可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，但它們并不是通過(guò)細(xì)胞凋亡機(jī)制中特定的靶向作用，而是通過(guò)可逆的改變最終與細(xì)胞凋亡偶聯(lián)的信號(hào)傳遞途徑。藥物誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡Schwartz和他的同事已經(jīng)鑒定出幾種細(xì)胞周期依賴型的蛋白激酶（Cdk）抑制因子它們可以通過(guò)加快細(xì)胞凋亡來(lái)增強(qiáng)化學(xué)療法的效果。這種類型的藥物之一是黃酮類抗腫瘤藥，該藥已經(jīng)被Schwartz深入研究和公布------該藥是一種廣譜性的Cdk抑制因子，它能夠抑制Cdk-1,-2,-4,-6和-9黃酮類抗腫瘤藥物的前細(xì)胞凋亡效應(yīng)來(lái)源于Cdk-9的靶標(biāo)作用。利用激酶來(lái)調(diào)控RNA聚合酶Ⅱ的轉(zhuǎn)錄活性，Cdk-9就可以引起很多抗細(xì)胞凋亡分子，如Mcl-1,Bcl-2,和xiap表達(dá)量的上調(diào)。通過(guò)Cdk-9的抑制作用，黃酮類抗腫瘤藥物抑制了這些抗細(xì)胞凋亡基因的轉(zhuǎn)錄，隨后便會(huì)引發(fā)腫瘤細(xì)胞的凋亡過(guò)程，尤其是在化療的輔助之下。所以，死亡——雖然在戲劇中是悲傷的結(jié)局，但實(shí)際上，考慮到可以殺死腫瘤細(xì)胞，還是一個(gè)很好的結(jié)局。三納米微粒給藥平臺(tái)的探索---水溶性極低的API在配藥時(shí)出現(xiàn)一系列問(wèn)題，納米微粒的出現(xiàn)能否解救這種窘境呢？經(jīng)過(guò)層層篩選出來(lái)的活性藥用成分中，有相當(dāng)一部分難溶于水－－－口服藥的生物藥效極低、缺少劑量比例、以及發(fā)揮功效的速度較慢。用傳統(tǒng)的方法很難將這些低溶解性的分子配成藥劑，這些分子在配藥過(guò)程中出現(xiàn)許多問(wèn)題另外，如果不通過(guò)消化系統(tǒng)給藥的話，通常倒是可以通過(guò)摻入共溶劑來(lái)進(jìn)行配藥，但是許多共溶劑的副作用卻不容忽視。開發(fā)基于納米微粒的給藥系統(tǒng)并且成功上市是這十年中制藥界最重要的進(jìn)步

二十世紀(jì)七八十年代

人們對(duì)膠囊技術(shù)抱有濃厚的興趣憑借脂質(zhì)體聚合物結(jié)構(gòu)不會(huì)引起生物排斥的特點(diǎn)，納米微粒最終脫穎而出----研究者們逐漸習(xí)慣在藥物開發(fā)早期就開始考慮它們的給藥方式，這種做法的好處也逐漸顯現(xiàn)，特別是對(duì)于配藥困難的分子，其中包括完整性極差或者水溶性極低的分子。事實(shí)上早期的納米微粒給藥平臺(tái)的開發(fā)卻很不容易----比如藥物裝載速度太慢市場(chǎng)上只有兩種脂質(zhì)體類型的醫(yī)藥產(chǎn)品（AmphotericinB和Daunorubicin）90年代早期組合化學(xué)興起，當(dāng)時(shí)人們普遍相信將不再需要復(fù)雜的給藥技術(shù)許多新化合物分子要么毒性太強(qiáng)，要么水溶性太差，都不可能成為研究者需要的候選化合物藥效和毒性屬于分子設(shè)計(jì)的內(nèi)在參數(shù)，還可以通過(guò)改善化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行調(diào)整溶解性就是另一回事了，解決化合物溶解性問(wèn)題的首選方案一般是讓化合物形成鹽離子，但這很少能真正起作用。溶解性太低為給藥帶來(lái)了諸多難題---如導(dǎo)致口服藥的生物藥效太低服用周期內(nèi)生物藥效波動(dòng)太大配藥麻煩且不容易配成可能還必須添加強(qiáng)效的助溶劑，這些助溶劑會(huì)有不良的副作用。著重介紹第二代納米微粒給藥技術(shù)

它們經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)，用來(lái)解決低水溶性化合物的配藥難題。（一）納米化加工納米微粒藥物的生產(chǎn)方法有很多種

自上而下的處理從下往上的處理依靠打磨主要基于分子的沉積冷凍噴淋式液化法（SFL）液態(tài)氣體溶液快速膨脹法（RESS）氣體抗溶解重結(jié)晶法（GAS）大微粒藥物晶體(通常直徑>5微米)經(jīng)過(guò)高壓均質(zhì)化處理大微粒藥物晶體在水相中通過(guò)高能濕磨法打磨從而成為納米級(jí)別大小的藥物微粒其中液態(tài)氣體溶液快速膨脹法（RESS）和氣體抗溶解重結(jié)晶法（GAS）是基于超臨界液相技術(shù)開發(fā)的兩個(gè)典型例子RESS適用于在超臨界液流中可溶的化合物。通過(guò)快速降壓和/或快速升溫，溶質(zhì)就會(huì)從超臨界狀態(tài)的溶液中析出?？刂坪脜?shù)在合適的條件下就可以得到亞微米級(jí)別的藥物微粒了。GAS則應(yīng)用于不溶于超臨界液流的化合物。首先將化合物溶于有機(jī)溶劑，然后不斷加入超臨界狀態(tài)的溶液中析出。控制好參數(shù)在合適的條件下就可以得到亞微米級(jí)別的藥物微粒了。GAS則應(yīng)用于不溶于超臨界液流的化合物。首先將化合物溶于有機(jī)溶劑，然后不斷加入超臨界狀態(tài)的液體，化合物將重新結(jié)晶出來(lái)。馬薩諸塞州Microfluidics公司采用碰撞射流結(jié)晶技術(shù)來(lái)獲得納米微粒晶體。雖然可以想象醫(yī)藥公司在新藥開發(fā)中可能嘗試采用一種或多種此類技術(shù)，但迄今為止美國(guó)食品與藥物管理局（FDA）尚未批準(zhǔn)任何一種通過(guò)從下往上工藝生產(chǎn)的納米藥物相比之下，自上而下的處理工藝較為成熟經(jīng)過(guò)高壓均質(zhì)化處理在水相中通過(guò)高能濕磨法打磨大微粒藥物晶體(通常直徑>5微米)從而成為納米級(jí)別大小的藥物微粒這兩種工藝的關(guān)鍵都是需要在液相中加入表面修飾劑。-----表面修飾劑可以避免處理過(guò)程中和處理之后微粒之間發(fā)生聚合，以及/或者奧斯特瓦爾德熟化的發(fā)生從藥物適用的介質(zhì)表中可以挑選出合適的表面修飾劑，它們通常有一定的表面活性，能夠潤(rùn)濕大的藥物晶體，為納米大小的藥物微粒提供空間和/或離子穩(wěn)定性

最常用的一些穩(wěn)定劑:共聚維酮磷脂聚山梨醇酯泊洛沙姆纖維素和陰離子表面活性劑如SLS和DOSS表1：美國(guó)上市的納米產(chǎn)品（來(lái)源：Elan藥物技術(shù)公司）產(chǎn)品/上市公司技術(shù)技術(shù)開發(fā)商上市年份Rapamune/惠氏醫(yī)藥公司Emend/默克醫(yī)藥公司TriCor/雅培制藥公司MegaceES/Par醫(yī)藥公司Abraxane/Abraxis生物科學(xué)公司Triglide/Sciele醫(yī)藥公司納米晶體技術(shù)納米晶體技術(shù)納米晶體技術(shù)納米晶體技術(shù)清蛋白配藥IDD增溶技術(shù)Elan藥物技術(shù)公司Elan藥物技術(shù)公司Elan藥物技術(shù)公司Elan藥物技術(shù)公司AbraxisSkyepharma200120032004200520052005這些年來(lái)，NanoPure公司，Baxter醫(yī)療保健公司的NanoEdge技術(shù)和SkyePharma公司的IDD溶解技術(shù)和Microfluidics技術(shù)引領(lǐng)了高壓同質(zhì)化/微流方法的發(fā)展

Elan醫(yī)藥技術(shù)公司在高能濕磨技術(shù)上是公認(rèn)的領(lǐng)袖，其NanoCrystal技術(shù)很好的服務(wù)于低水溶性化合物的配藥難題。。每項(xiàng)技術(shù)各有長(zhǎng)處，但也都存在一定的缺陷已報(bào)導(dǎo)同質(zhì)化處理方面的數(shù)據(jù)表明它生產(chǎn)的微粒在大小均一性比濕磨法略差。高能濕磨法需要一種專用的打磨介質(zhì)，通過(guò)介質(zhì)和藥物微粒的接觸將微粒磨小。Elan公司納米晶體技術(shù)所用的介質(zhì)是高度交聯(lián)的聚苯乙烯小球，經(jīng)過(guò)加工后能夠承受極大的剪切力，因此在納米微粒制作過(guò)程中介質(zhì)的損耗極小。---用這種方法制造出來(lái)的納米藥物微粒純度很高，微粒大小十分均勻且不同批次生產(chǎn)的微粒大小基本一致（二）配制藥劑納米級(jí)別藥物上市的最大挑戰(zhàn)在于能否穩(wěn)定的將納米藥物微粒轉(zhuǎn)化成為病人可服用的藥劑。最簡(jiǎn)單的設(shè)想就是讓納米微粒分散于水溶液中制成口服藥，這能夠解決大部分用藥所需，而且能夠保證良好的物化穩(wěn)定性。MegaceES產(chǎn)品（醋酸甲地孕酮，新澤西州Par醫(yī)藥公司）就是一個(gè)很好的例子。該產(chǎn)品用來(lái)治療惡病質(zhì)，經(jīng)過(guò)濕磨技術(shù)處理得到醋酸甲地孕酮納米晶體，晶體分散于水溶液中，形成膠狀的口服藥。納米大小的藥劑微粒有許多優(yōu)點(diǎn)：不僅增強(qiáng)了生物藥效，降低服用周期內(nèi)藥效的波動(dòng)，并且還提高了病人的接受度納米藥物微粒的液體藥劑也能很好的用于靜脈注射（IV）、肌肉注射、皮下組織注射和肺部吸入給藥。而且納米藥物可以增加藥劑中活性藥的含量，從而大大提高了藥效。目前，已上市的經(jīng)由靜脈注射的納米藥物只有Abraxane（加州洛杉磯Abraxie生物科學(xué)公司），這是納米級(jí)別的紫杉醇藥劑，采用清蛋白穩(wěn)定法制作。至于納米微粒的固定藥劑的開發(fā)，應(yīng)該考慮如何完美的利用常規(guī)的儀器和技術(shù)。干燥階段